设计应用

基于PCIE转SATA多通道高速存储电路设计与原型验证

作者：王琪，张梅娟，邓佳伟，杨楚玮，周迁
发布日期：2023-03-29
来源：电子技术应用 2023年3期

0　引言

随着信息化时代的到来，面对数据的爆发式增长，人们对高速存储需求日益迫切。由于SATA（Serial ATA，串行ATA）接口采用串行方式数据传输，具备结构简单、支持热插拔等特点，这使得SATA固态盘应用于各种数据存储场景。PCI Express总线是第三代高性能IO总线，具备点对点串行互连、传输速率快、传输带宽高等特点，广泛地应用于嵌入式、服务器、通信平台和计算系统等领域。

传统的SATA控制器接口单一且无法充分发挥固态盘读写性能，同时市场上常见的PCIE转SATA存储芯片多为国外芯片，价格昂贵，而且安全性低。在高稳定性和高安全性要求的航天航空系统和电子军工系统对国产自主安全的PCIE转SATA存储电路需求日益激增。

本文基于PCIE和SATA协议设计了一款基于PCIE转SATA的多通道高速存储电路，本设计采用PCIE2.0 x4接口，最高带宽为20 Gb/s，与上游测试主机的PCIE主控制器相连；下游采用4路SATA3.1接口与固态盘相连，单路SATA接口，最高带宽为6 Gb/s，从而该电路具备较高的读写性能和良好的可拓展性。

本设计充分利用PCIE总线的高带宽低延时特性，结合AHCI协议的NCQ、TCQ技术，增加命令队列最大长度，大幅缩短硬盘无用的寻道次数和数据查找时间，从而提高固态盘的读写性能。



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作者信息：

王琪，张梅娟，邓佳伟，杨楚玮，周迁

（中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏 无锡 214035）



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PCIE转SATA AHCI协议 多通道 FPGA验证

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